02-3第2章整流电路-电容滤波的不可控整流电路课件.ppt

02-3第2章整流电路-电容滤波的不可控整流电路课件.ppt

《02-3第2章整流电路-电容滤波的不可控整流电路课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《02-3第2章整流电路-电容滤波的不可控整流电路课件.ppt（88页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

第2章整流电路2.1单相可控整流电路2.2三相可控整流电路2.3变压器漏感对整流电路的影响2.4电容滤波的不可控整流电路2.5整流电路的有源逆变工作状态3.6整流电路的谐波和功率因数2.7*晶闸管直流电动机系统2.8电力公害及改善措施本章小结,2.4电容滤波的不可控整流电路,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,2022/10/14,电力电子技术,2,2.4电容滤波的不可控整流电路引言,交直交变频器、不间断电源、开关电源等应用场合大都采用不可控整流电路。

最常用的是单相桥式和三相桥式两种接法。

由于电路中的电力电子器件采用整流二极管，故也称这类电路为二极管整流电路。

2022/10/14,电力电子技术,3,电路工作特点：

只有在电源电压高于电容电压时，二极管才能导通。

2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,至，u2ud，VD1、VD4开通，ud=u2，交流电源向电容充电，同时向R供电。

是电源电压过零点与坐标原点（即导通时刻）之间的角度。

2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,t=，ud=u2，VD1和VD4关断。

电容放电。

当t=，放电经-，ud降至开始充电时的初值，VD2和VD3导通，u2又向C充电，与u2正半周的情况一样。

为二极管导通角。

和的确定指VD1和VD4导通的时刻与u2过零点相距的角度，指VD1和VD4的导通角。

在VD1和VD4导通时刻在VD1和VD4导通期间式中，ud（0）为VD1、VD4开始导通时刻直流侧电压值。

将u2代入并求解得：

而负载电流为：

于是,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,2022/10/14,电力电子技术,7,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,结论：

和仅由乘积RC决定。

、与RC的关系曲线,则当t=时，VD1和VD4关断。

将id（）=0代入前式，得：

二极管导通后u2开始向C充电时的ud与二极管关断后C放电结束时的ud相等，故有下式成立：

2022/10/14,电力电子技术,8,输出电压平均值空载时，重载时，Ud逐渐趋近于0.9U2，即趋近于接近电阻负载时的特性。

在设计时根据负载的情况选择电容C值，使,此时输出电压为：

Ud1.2U2,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,2022/10/14,电力电子技术,9,基本数量关系,负载电流平均值稳态时电容电流平均值为零，则,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,基本数量关系,2022/10/14,电力电子技术,10,流过二极管的电流平均值二极管承受的电压峰值,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,基本数量关系,2022/10/14,电力电子技术,11,2.4.1电容滤波的单相不可控整流电路,感容滤波的单相桥式不可控整流电路实际应用中为了抑制电流冲击，常在直流侧串入较小的电感。

ud波形更平直，电流i2的上升段平缓了许多，这对于电路的工作是有利的。

感容滤波的单相桥式不可控整流电路及其工作波形a）电路图b）波形,2022/10/14,电力电子技术,12,2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,u,d,u,u,u,图3-32电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形a）电路b）波形,2022/10/14,电力电子技术,13,电源电压电容电压时，二极管导通。

输出电压为线电压包络线。

2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,u,d,u,u,u,图3-32电容滤波的三相桥式不可控整流电路及其波形a）电路b）波形,2022/10/14,电力电子技术,14,定义ab线电压过零后角为坐标原点；时，电源线电压为，1、6号管导通，输出电压为ab线电压。

以此类推。

通常只有R是可变的，它的大小反映了负载的轻重，因此在轻载时直流侧获得的充电电流是断续的，重载时是连续的。

2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,电容滤波的三相桥式整流电路当RC等于和小于时的电流波形a）RC=b）RC,2022/10/14,电力电子技术,15,电流id连续和断续的临界条件,2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,考虑电感实际电路中存在交流侧电感以及为抑制冲击电流而串联的电感。

有电感时，电流波形的前沿平缓了许多，有利于电路的正常工作。

随着负载的加重，电流波形与电阻负载时的交流侧电流波形逐渐接近。

考虑电感时电容滤波的三相桥式整流电路及其波形a）电路原理图b）轻载时的交流侧电流波形c）重载时的交流侧电流波形,2022/10/14,电力电子技术,16,输出直流电压平均值空载时，输出电压最大，为线电压峰值负载增大，输出电压减小，电阻很小时，输出电压几乎与阻性负载相同，为。

一般情况下，输出电压鉴于二者之间。

2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,基本数量关系,输出电流平均值流过二极管的电流平均值二极管承受的最高电压为电源线电压,基本数量关系,2.4.2电容滤波的三相不可控整流电路,第2章整流电路2.1单相可控整流电路2.2三相可控整流电路2.3变压器漏感对整流电路的影响2.4电容滤波的不可控整流电路2.5整流电路的有源逆变工作状态2.6整流电路的谐波和功率因数2.7*晶闸管直流电动机系统2.8电力公害及改善措施本章小结,2.5整流电路的有源逆变工作状态,2.5.1逆变的概念2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,2022/10/14,电力电子技术,20,2.5.1逆变的概念,什么是逆变？

为什么要逆变？

逆变（invertion）：

把直流电转变成交流电的过程。

逆变电路：

把直流电逆变成交流电的电路。

当交流侧和电网连结时，为有源逆变电路。

应用：

直流可逆调速系统、交流绕线转子异步电动机串级调速以及高压直流输电等变流电路的交流侧不与电网联接，而直接接到负载，称为无源逆变。

对于可控整流电路，满足一定条件就可工作于有源逆变，其电路形式未变，只是电路工作条件转变。

既工作在整流状态又工作在逆变状态，称为变流电路。

2022/10/14,电力电子技术,21,2.5.1逆变的概念,直流发电机电动机之间电能的流转a）两电动势同极性EGEMb）两电动势同极性EMEGc）两电动势反极性，形成短路,直流发电机电动机系统电能的流转,2022/10/14,电力电子技术,22,两个电动势同极性相接时，电流总是从电动势高的流向低的，回路电阻小，可在两个电动势间交换很大的功率。

2.5.1逆变的概念,2022/10/14,电力电子技术,23,电流从电源的正极流出者，该电源输出电能；电流从电源的正极流入者，该电源吸收电能。

输出或吸收的功率由电势与电流的乘积决定，若电势或电流方向改变，电能的传递方向也将改变。

P,P,2.5.1逆变的概念,整流状态:

00；并且UdEM；Id从电网侧（电源）流入电动机侧（负载）。

功率流动方向：

交流直流。

2022/10/14,电力电子技术,24,P,VT2,2.5.1逆变的概念,2022/10/14,电力电子技术,25,有源逆变状态:

/2；Ud0；Id方向不变，仍从电网侧（电源）流入电动机侧（负载）；Ud,EM极性改变。

功率流动方向：

直流交流。

P,2.5.1逆变的概念,2022/10/14,电力电子技术,26,单相全桥电路工作状态,0/2时,/2时,2.5.1逆变的概念,产生逆变的条件要有直流电动势，其极性须和晶闸管的导通方向一致，其值应大于变流器直流侧的平均电压。

要求晶闸管的控制角/2，使Ud为负值。

两者必须同时具备才能实现有源逆变。

半控桥或有续流二极管的电路，因其整流电压ud不能出现负值，也不允许直流侧出现负极性的电动势，故不能实现有源逆变，欲实现有源逆变，只能采用全控电路。

2022/10/14,电力电子技术,27,三相半波有源逆变电路,整流工作状态触发角移相范围输出电压瞬时值有可能为负，但平均值一定为正。

电动机运行在电动状态，交流电源输出电能，电机吸收电能。

三相半波有源逆变电路,有源逆变工作状态触发角移相范围：

输出电压瞬时值有可能为正，但平均值一定为负，电流方向不变。

电动机运行在发电状态，交流电源吸收电能，电机输出电能。

三相半波有源逆变电路,三相半波有源逆变电路,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,逆变角通常把/2时的控制角用-=表示，称为逆变角，它以电源负半周自然换相点做为计量起始点。

的大小自=0的起始点向左方计量。

2022/10/14,电力电子技术,32,33,三相半波有源逆变电路输出电压计算不考虑变压器漏抗时输出电压,34,三相半波有源逆变电路输出电压计算考虑变压器漏抗时输出电压,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,基本数量关系,2022/10/14,电力电子技术,35,输出直流电压,考虑漏抗时,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,基本数量关系,输出直流电流的平均值,流过晶闸管的电流有效值（三相半波电路和三相桥式电路）,2022/10/14,电力电子技术,36,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,基本数量关系,从交流电源送到直流侧负载的有功功率为,变压器二次侧线电流的有效值（三相桥式电路）,当逆变工作时，由于EM为负值，故Pd一般为负值，表示功率由直流电源输送到交流电源。

2022/10/14,电力电子技术,37,三相半波电路：

2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,2022/10/14,电力电子技术,38,三相桥式全控整流电路带阻感负载=0时的波形,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,三相桥式全控整流电路带阻感负载=30时的波形,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,三相桥式全控整流电路带阻感负载=90时的波形,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,图3-48三相桥式整流电路工作于有源逆变状态时的电压波形,=2/3,=3/4,=5/6,2.5.2三相桥整流电路的有源逆变工作状态,基本数量关系,2022/10/14,电力电子技术,43,参见本课件（p.35-37）。

2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变运行时，一旦发生换相失败，外接的直流电源就会通过晶闸管电路形成短路，或者使变流器的输出平均电压和直流电动势变成顺向串联，由于逆变电路的内阻很小，形成很大的短路电流，这种情况称为逆变失败，或称为逆变颠覆。

2022/10/14,电力电子技术,44,同时导通，形成短路,输出平均电压上正下负，与直流电动势顺向串联,2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败的原因触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。

2022/10/14,电力电子技术,45,触发脉冲丢失,2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败的原因触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。

2022/10/14,电力电子技术,46,触发脉冲延时,2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败的原因触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。

晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。

2022/10/14,电力电子技术,47,2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败的原因触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶闸管分配脉冲，如脉冲丢失、脉冲延时等，致使晶闸管不能正常换相。

晶闸管发生故障，该断时不断，或该通时不通。

交流电源缺相或突然消失，晶闸管仍可导通，直流电动势经晶闸管使电路短路。

2022/10/14,电力电子技术,48,2.5.3逆变失败与最小逆变角的限制,逆变失败的原因触发电路工作不可靠，不能适时、准确地给各晶